Articles / 26 listopada, 2021

Stretching positions for the coracohumeral ligament: Strain measurement during passive motion using fresh/frozen cadaver shoulders

Preparation and Specimens

Dziewięć świeżych/mrożonych próbek barku (6 mężczyzn, 3 kobiety) bez oznak zerwania ścięgna lub choroby zwyrodnieniowej stawu ramiennego zostało wykorzystanych w tym eksperymencie. W tym badaniu, obserwowaliśmy chrząstkę stawową głowy kości ramiennej i dołu kulszowego łopatki po badaniu, a okazy z osteofitami lub ścieraniem chrząstki stawowej zostały wykluczone. Wiek osobników w chwili śmierci wahał się od 79 do 96 lat (średnia 86,3 lat). W ciągu 24 godzin od zgonu próbki były przekazywane ze szpitali rejonowych do II Katedry Anatomii naszego uniwersytetu. Okazy barkowe oddzielano od tułowia i przechowywano w zamrażarce w temperaturze -20°C. Rozmrażanie próbek barku w temperaturze pokojowej (22°C) rozpoczynano na 12 godzin przed preparowaniem.

Skórę, powięź, mięśnie, nerwy i naczynia usuwano z zachowaniem mankietu rotatorów i więzadła obojczykowo-ramiennego. Ponadto usunięto więzadło nadkłykciowe i przednią część akromionu, a także odsłonięto więzadło nadkłykciowe i ścięgno mięśnia nadgrzebieniowego. Odsłonięto dystalną 1/3 kości ramiennej i wprowadzono prostopadle do trzonu kości ramiennej sztyft akrylowy, wskazując kierunek przedramienia. Następnie amputowano kość ramienną powyżej łokcia. Podczas eksperymentu próbki były utrzymywane w stanie wilgotnym poprzez spryskiwanie solą fizjologiczną co 5 do 10 minut. Temperatura w pomieszczeniu utrzymywana była na poziomie 22°C.

Przyrząd do badań

Drewniany przyrząd, składający się z drewnianej deski i kwadratowego słupka/kolumny (wysokość 500 mm × szerokość 160 mm × grubość 24 mm), został użyty do tego eksperymentu. Powierzchnia brzuszna łopatki próbki była przymocowana do drewnianego słupka/kolumny tak, że przyśrodkowa granica łopatki była prostopadła do podłoża, aby symulować spoczynkową pozycję łopatki (rysunek 1). Dwie kotwice (Fastin RC threaded suture anchor, Mitek, Massachusetts, USA) zostały wprowadzone do kostnej wstawki ścięgna mięśnia podłopatkowego i ścięgna mięśnia podłopatkowego w celu przyłożenia siły kompresji 11N (łącznie 22N) poprzez szew do dołu kulszowego. W poprzednich badaniach na zwłokach, ta siła kompresji była używana jako minimalna siła wymagana do zapobiegania podwichnięciu głowy kości ramiennej do dołu kulszowego podczas pasywnego ruchu głowy kości ramiennej. W tym badaniu, podwichnięcie głowy kości ramiennej było dokładnie obserwowane przez trzech badaczy i podczas eksperymentu nie stwierdzono żadnego widocznego i wyczuwalnego podwichnięcia. Cienki drewniany pręt (o długości 400 mm) został następnie wprowadzony do kanału śródręcza kości ramiennej, aby pomóc w utrzymaniu uniesienia, przywodzenia, zgięcia i wyprostu głowy kości ramiennej pod wyznaczonym kątem podczas biernej rotacji zewnętrznej kości ramiennej.

Urządzenie pomiarowe

Dane dotyczące odkształcenia więzadła wieńcowego uzyskano z czujnika przemieszczenia (Pulse Coder, LEVEX, Kyoto, Japonia). Błąd liniowości i dokładność powtarzalności Pulse Coder wynosiły odpowiednio poniżej 1% i 2,5 μm. Skok kodera impulsowego przy tej liniowości wynosi 14 mm, a wszystkie pomiary odkształcenia były wykonywane w tym zakresie skoku. Pulse Coder składał się z czujnika cewki i mosiężnej rury, w której umieszczony był pręt czujnika cewki. W poprzednich badaniach mechanicznych, naprężenie więzadła i ścięgna mierzono przy użyciu DVRT (Differential Variable Reluctance Transducer, Microstrain, Williston, Vermont). Efekt masy DVRT nie został opisany we wcześniejszych doniesieniach, jednakże może on zostać pominięty, ponieważ masa pulsoksymetru wynosi 10,16 g. Czujniki zostały przymocowane do środka powierzchniowego włókna więzadła korowo-podkolanowego i były umieszczone równolegle do włókien więzadła (Rysunek 2).

Elektromagnetyczne urządzenie śledzące o sześciu stopniach swobody (3SPACE FASTRACK, Polhemus, Colchester, Vermont) zostało użyte do monitorowania kątów kłębu kości ramiennej podczas pomiaru. Długość, szerokość, wysokość i waga czujników Polhemus wynosiły odpowiednio 2,3 cm, 2,8 cm, 1,5 cm i 17 g. Sensory Polhemus były mocowane do kości za pomocą śrub tytanowych. Taka forma mocowania jest sztywna. Stabilność czujnika była obserwowana w monitorze. Kąt stawu ramienno-łopatkowego symulowano kątem pomiędzy płaszczyzną dołu kulszowego a linią podłużną kości ramiennej. Kąt rotacyjny symulowano poprzez obrót kości ramiennej wzdłuż jej osi podłużnej. Dół kulszowy jest nachylony 4 stopnie ku górze w kierunku przyśrodkowej granicy łopatki, a przy 7 stopniach retrowersji. Ponieważ łopatka próbki była zamocowana na drewnianym przyrządzie, ustawienie przedniej powierzchni łopatki tak, aby była równoległa do płaszczyzny czołowej, pozwoliło na określenie płaszczyzny dołu kulszowego na podstawie wiedzy anatomicznej. Urządzenie to umożliwiło pomiar trójwymiarowego położenia i orientacji czujników względem współrzędnych bezwzględnych generowanych przez źródło. Jeden czujnik został umieszczony na panewce, a drugi na środkowej części kości ramiennej. W tym systemie kąt zgięcia, przywodzenia i wyprostu ramienia był definiowany jako kąt pomiędzy płaszczyzną dołu kulszowego a osią podłużną kości ramiennej. Kąt rotacji był definiowany jako rotacja kości ramiennej wzdłuż jej osi podłużnej. W zakresie 750 mm od źródła, dokładność pozycjonowania wynosiła 0,8 mm root-mean-square, a dokładność kątowa wynosiła 0,5° root-mean-square.

Procedura doświadczalna

Część pomiarowa

Więzadło mostkowo-obojczykowe ma przebiegać od podstawy wyrostka rylcowatego do bulw większych i mniejszych kości ramiennej. Więzadło coracohumeral klasyfikowane jest do włókien powierzchownych i głębokich, z których pierwsze wkłada się do bulwiastości większej, a drugie do bulwiastości mniejszej. W tym eksperymencie, mierzono naprężenie włókien powierzchownych, ale nie głębokich, więzadła kość łokciowa, ponieważ włókna powierzchowne uważane są za główną część tego więzadła. W tym badaniu, naprężenie było mierzone na środkowych powierzchownych włóknach więzadła wieńcowo-paliczkowego, ponieważ Bigliani i wsp. podali, że właściwości rozciągające były mierzone w centrum dolnego więzadła pośladkowo-obojczykowego, a Noyes i wsp. podali, że właściwości rozciągające były najwyższe w centrum ścięgna rzepki i te wartości zostały użyte do reprezentowania całego ścięgna rzepki. (Rysunek 2)

Pozycje pomiarowe

Do pomiaru naprężenia na więzadle coracohumeral, pozycje pomiarowe zostały wyznaczone przez połączenie pozycji, które zostały wcześniej zgłoszone w literaturze i tych uzyskanych z naszych wstępnych eksperymentów. W oparciu o anatomiczną pozycję więzadła wieńcowo-nadgarstkowego, które znajduje się w przednio-bocznej części stawu ramienno-łopatkowego, zastosowano bierne rozciąganie przez rotację zewnętrzną na próbkach w każdej z wyznaczonych pozycji. Zakres biernej rotacji zewnętrznej badanych próbek wynosił od -10° do maksymalnej rotacji. W każdej pozycji stawu ramiennego zastosowano bierną rotację zewnętrzną w krokach co 10° (Rycina 3: Globus-graf pozycjonowania klinicznego).

W tym badaniu, zdefiniowaliśmy każdy ruch stawu używając systemu Globe. Płaszczyzna łopatki została ustawiona na długości 0 stopni w systemie Globe. Aspekty brzuszny i grzbietowy łopatki zostały zdefiniowane odpowiednio jako wartości dodatnie i ujemne, jak pokazano na rycinie 3. Ponadto, wysokość kości ramiennej została ustalona na 0 stopni szerokości geograficznej, a maksymalna wysokość na 180 stopni szerokości geograficznej. W warunkach in vivo łopatka jest wysunięta o 30 stopni w płaszczyźnie czołowej w kierunku klatki żebrowej. W tym badaniu, symulowaliśmy ruch stawu łopatkowo-ramiennego poprzez umocowanie brzusznej części łopatki za pomocą przyrządu. Zginanie, przywodzenie i wyprost były symulowane przez 60, -30 i -90 stopni długości geograficznej w systemie Globe.

Aby utrzymać właściwości rozciągania więzadła coracohumeral i zakres ruchu stawu łopatkowo-ramiennego, pasywny zakres ruchu stawu łopatkowo-ramiennego był stosowany 10 razy w zakresie końcowym w każdej pozycji rozciągania przed eksperymentem.

Naprężenie więzadła w każdej z pozycji stawu ramiennego mierzono do momentu, gdy ruch bierny osiągnął zakres końcowy stawu ramienno-łopatkowego, co określono przez III stopień mobilizacji po procedurze Kaltenborna. W tym systemie klasyfikacji, stopień III mobilizacji obejmuje ręczne zastosowanie siły w punkcie, w którym terapeuta odbierał czucie końcowe stawu i nie obserwował dalszego rozciągania więzadła.

Pozycja wyjściowa

Pozycja wyjściowa: Pozycja wyjściowa stawu łopatkowo-ramiennego została określona jako 0° elewacji z 30° rotacji zewnętrznej w płaszczyźnie łopatkowej.

W tym badaniu, zdezartykulowana łopatka z klatki piersiowej była zamocowana na dżwigni w płaszczyźnie czołowej. Dlatego uniesienie oznaczono jako abdukcję stawu ramienno-łopatkowego w płaszczyźnie łopatki, abdukcję oznaczono jako abdukcję stawu ramienno-łopatkowego z poziomym przywiedzeniem o 30 stopni, a zgięcie oznaczono jako abdukcję stawu ramienno-łopatkowego z poziomym przywiedzeniem o 60 stopni.

Rotacja zewnętrzna z uniesieniem

Staw ramienno-łopatkowy był uniesiony do 0°, 30° lub 60° w płaszczyźnie łopatki. W każdej pozycji barku stosowano bierną rotację zewnętrzną od -10° do maksymalnej rotacji w odstępach co 10° (Rycina 3-A).

Rotacja zewnętrzna ze zgięciem

Staw szczytowo-obojczykowy uniesiono do 30° lub 60° w płaszczyźnie łopatki z dodatkowym przywiedzeniem poziomym o 60°. W każdej pozycji ramienia stosowano bierną rotację zewnętrzną od -10° do maksymalnej rotacji w odstępach co 10° (Rycina 3-B).

Rotacja zewnętrzna z abdukcją

Staw ramienno-łopatkowy był uniesiony do 30° lub 60° w płaszczyźnie łopatki z dodatkowym 30° poziomym przywiedzeniem. W każdej pozycji stawu ramiennego stosowano bierną rotację zewnętrzną od -10° do maksymalnej rotacji w odstępach co 10° (Rycina 3-C).

Rotacja zewnętrzna z przedłużeniem

Staw ramienno-łopatkowy był uniesiony do 30° w płaszczyźnie łopatki z dodatkowym 90° poziomym przywiedzeniem. W tej pozycji stawu ramiennego zastosowano bierną rotację zewnętrzną od -10° do 50° maksymalnej rotacji w krokach co 10° (Rycina 3-D).

Rotacja zewnętrzna i przywodzenie z wyprostem

Staw ramienno-łopatkowy został uniesiony do 30° w płaszczyźnie łopatki z dodatkowym 90° poziomym przywiedzeniem i maksymalnym przywodzeniem. W tej pozycji ramienia, zastosowano pasywną rotację zewnętrzną od -10° do maksymalnej rotacji w przyrostach 10° (Rycina 3-E).

Różnice między in vivo a kadawerami

Kąt kość łopatkowo-ramienny różni się kątem wzniesienia w stosunku do klatki piersiowej. In vivo, łopatka nie rotuje od 0 do 30 stopni uniesienia kończyny górnej, a po 30 stopniowym uniesieniu kończyny górnej, stosunek ten wynosi 1:1. Przy uniesieniu ramienia pod kątem 90 stopni następuje rotacja boczna łopatki o 30 stopni. Z tego powodu, 60 stopni uniesienia w tym eksperymencie odpowiada 90 stopniom uniesienia ramienia in vivo. Dlatego też rotacja, przywodzenie i odwodzenie przy 60 stopniach uniesienia w tym eksperymencie odpowiadają rotacji przy 90 stopniach uniesienia oraz odpowiednio przywodzeniu i odwodzeniu poziomemu in vivo.

Identyfikacja długości referencyjnej (L0) i analiza danych

W oparciu o metodę stosowaną w poprzednich raportach z wykorzystaniem barków kadawerowych, określono długość referencyjną (L0) dla więzadła. Długość referencyjna była długością, przy której krzywa kąt-odkształcenie więzadła zaczynała wskazywać na nagły spadek odkształcenia. Przemieszczenie więzadła było definiowane jako zmiana długości w stosunku do długości L0. Na podstawie danych uzyskanych ze wstępnych eksperymentów, L0 wyznaczono wyznaczone pozycje więzadła w celu wyeliminowania luzu w więzadle. Aby zmierzyć naprężenie na więzadle i torebce, możliwe jest, że prawdziwe naprężenie na tych tkankach można uzyskać poprzez odjęcie luzu w tkankach.(Rysunek 4).

Ponieważ procedura rozciągania opisana w Muscle Stretching in Manual Therapy powinna być stosowana do stawu przez 10 do 12 sekund po tym, jak ruch bierny stawu ramienno-łopatkowego osiągnął koniec zakresu ruchu, każda pozycja w naszym badaniu była utrzymywana przez ponad 10 sekund do momentu, gdy nie zaobserwowano wzrostu lub spadku wartości odkształcenia. Pomiary przeprowadzono 3 razy podczas każdej procedury rozciągania, a wartość reprezentatywną obliczono poprzez uśrednienie wartości uzyskanych dla każdej procedury rozciągania.

Analiza statystyczna

Analizę statystyczną przeprowadzono przy użyciu programu SPSS for Windows ver. 11.5 J (SPSS Japan Inc., Tokio, Japonia). Wartości pomiarowe analizowano metodą jednokierunkowej powtarzanej ANOVA z wykorzystaniem surowych wartości pomiarowych dla każdej pozycji rozciągania. Dlatego długość referencyjna 0 została potwierdzona przy użyciu surowych wartości pomiarowych odległości między igłami w punkcie, w którym określono ostrą zmianę w naprężeniu. Następnie zastosowano stopniowe zwiększanie rotacji zewnętrznej stawu ramienno-łopatkowego w celu zmierzenia naprężenia więzadła. Test post hoc Dunnetta został użyty do wielokrotnych porównań z surową długością referencyjną. Poziom alfa został ustalony na 0,05.

Pozytywne naprężenie na każdym więzadle zostało obliczone przy użyciu następującego wzoru:

Naprężenie ( % ) = Δ L ( mm ) / L ( mm ) × 1 00

Gdzie L jest długością pomiędzy punktami w L0, a ΔL jest przemieszczeniem od L0. Wartości odkształcenia większe niż 0% wskazują na pozytywne rozciąganie więzadła od L0. Wartości mniejsze niż 0% wskazują na brak rozciągania i są przedstawione jako 0% strain.

Universe